Batteria secca
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- Rosolino Santoro
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Cos'è una batteria secca?
UN Batteria secca È una batteria il cui mezzo elettrolitico è costituito da una pasta e non da una soluzione. Questa pasta, tuttavia, ha un certo livello di umidità e per tali motivi non è strettamente asciutto.
La piccola quantità di acqua è sufficiente affinché gli ioni si muovano e, quindi, il flusso di elettroni all'interno della pila.
Il suo enorme vantaggio rispetto alle prime batterie bagnate, è che poiché si tratta di una pasta elettrolitica, il suo contenuto non può essere versato, che è accaduto con le batterie bagnate, che erano più pericolose e delicate delle loro controparti asciutte.
Data l'impossibilità di fuoriuscite, la batteria a secco viene utilizzata in numerosi dispositivi portatili e mobili.
Questi dispositivi rappresentano un comfort energetico avendo energia chimica in tasca che può essere trasformata in elettricità.
In questo modo, non dipende da colpi di corrente o di energia forniti da grandi impianti elettrici e dalla loro vasta rete di torri e cavi.
Struttura della batteria secca
Nell'immagine puoi vedere la sua copertina, che non è altro che un film polimerico, l'acciaio e i due terminali le cui rondelle isolanti si distinguono dalla parte anteriore.
Tuttavia, questo è solo il suo aspetto esterno. All'interno sono le sue parti più importanti, che garantiscono il loro corretto funzionamento.
Ogni batteria a secco avrà le sue caratteristiche, ma verrà considerata solo la batteria di zinco-carbonio, di cui una struttura generale può essere schematizzata per tutte le altre batterie.
Comprendi la batteria l'unione di due o più batterie e queste ultime sono celle voltaiche, come verrà spiegato in una sezione successiva.
Può servirti: acido indoletico: struttura, proprietà, ottenimento, usiElettrodi
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Nell'immagine superiore viene mostrata la struttura interna di una pila di carbonio di zinco. Indipendentemente dalla cella voltaica, ci devono sempre essere (normalmente) due elettrodi: uno da cui gli elettroni si staccano e un altro che li riceve.
Gli elettrodi sono conduttori di elettricità e quindi esistono corrente, entrambi devono avere elettronegatività diverse.
Ad esempio, lo zinco, lattina bianca che racchiude la batteria, è dove gli elettroni escono al circuito elettrico (dispositivo) dove si collega.
D'altra parte, nell'intero mezzo si trova l'elettrodo di carbonio grafico, immerso anche in una pasta composta NH4Cl, Zncl2 e Mno2.
Questo elettrodo è quello che riceve gli elettroni e osserva che ha il simbolo "+", il che significa che è il terminale positivo della batteria.
Terminali
Come osservato sopra l'asta di grafite nell'immagine, è il terminale elettrico positivo e sotto la lattina interna dello zinco in cui fluiscono gli elettroni, il terminale negativo.
Ecco perché le batterie portano i marchi '+' o '-' per indicare il modo corretto per collegarle al dispositivo e permettergli di attivare.
Sabbia e cera
Anche se non è mostrato, la pasta è protetta da una sabbia smorzante e da un sigillo di cera che impedisce che, prima di lievi impatti meccanici o agitazione, si riversano o entra in contatto con l'acciaio.
Come funziona una batteria secca?
Per cominciare, è una cella voltaica, cioè genera elettricità dalle reazioni chimiche. Pertanto, si verificano reazioni redox all'interno delle batterie, dove le specie vincono o perdono elettroni.
Può servirti: citrato di sodio (c6h5o7na3): struttura, usi, proprietàGli elettrodi fungono da superficie che facilita e consente lo sviluppo di queste reazioni. A seconda dei loro carichi, possono verificarsi ossidazione o riduzione delle specie.
Per capirlo meglio, solo gli aspetti chimici che la batteria di zinco-carbonio verrà spiegata.
Ossidazione dell'elettrodo di zinco
Non appena l'artefatto elettronico è acceso, la batteria rilascerà gli elettroni mediante ossidazione dell'elettrodo di zinco. Questo può essere rappresentato con la seguente equazione chimica:
Zn => zn2+ + 2e--
Se c'è molto Zn2+ Intorno al metallo, si verificherà una polarizzazione a causa del carico positivo, quindi non ci sarà più ossidazione. Pertanto, lo Zn2+ Deve essere distribuito attraverso la pasta al catodo, in cui entreranno gli elettroni di ritorno.
Gli elettroni, una volta attivati l'artefatto, tornano all'altro elettrodo: quello della grafite, per incontrare alcune specie chimiche "in attesa".
Riduzione del cloruro di ammonio
Come detto prima, nella pasta c'è NH4Cl e Mne2, sostanze che trasformano il loro pH acido. Non appena gli elettroni immettono le seguenti reazioni:
2nh4+ + 2e- => 2nh3 + H2
I due prodotti, ammoniaca e idrogeno molecolare, NH3 e h2, Sono gas e quindi possono "gonfiare" la batteria se non subiscono altre trasformazioni, come le seguenti due:
Zn2+ + 4nh3 => [Zn (NH3)4"2+
H2 + 2mn2 => 2mn (OH)
Si noti che l'ammonio è stato ridotto (elettroni vinti) per diventare NH3. Quindi, questi gas sono stati neutralizzati dagli altri componenti della pasta.
Il complesso [Zn (NH3)4"2+ facilita la diffusione degli ioni Zn2+ Verso il catodo e quindi impedire alla batteria di "fermarsi".
Può servirti: ciclopentano (C5H10): struttura, proprietà e usiIl circuito esterno dell'artefatto funziona come un ponte per gli elettroni, altrimenti non ci sarebbe mai una connessione diretta tra la lattina di zinco e l'elettrodo di grafite. Nell'immagine della struttura, questo circuito rappresenterebbe il cavo nero.
Scaricamento
Le batterie a secco hanno molte varianti, dimensioni e tensioni di lavoro. Alcuni di essi non sono ricaricabili (celle voltaiche primarie), mentre altri sì (celle voltaiche secondarie).
La batteria di zinco-carbonio ha una tensione di lavoro di 1,5 V. Le sue forme cambiano a seconda dei loro elettrodi e della composizione dei loro elettroliti.
Un punto arriverà in cui l'intero elettrolita ha reagito e, indipendentemente dalla quantità di zinco, non ci saranno specie che ricevono elettroni e promuovono il loro rilascio.
Inoltre, potrebbe essere il caso in cui i gas formati non siano più neutralizzati e rimangono esercitando la pressione all'interno delle batterie.
Le batterie di zinco-carbonio e altre che non sono ricaricabili, devono essere riciclate, poiché i loro componenti, specialmente se si tratta di nichel-cadmium, sono dannosi per l'ambiente contaminando terreni e acque.
Riferimenti
- La batteria "a cella secca". Recuperato da Makahiki.KCC.Hawaii.Edu
- Cos'è una batteria a cella secca? Estratto da UpsbatteryCenter.com
- Come funzionano le batterie a celle asciutte? Recuperato dallo scientifico.com
- Batterie. Estratto da ExptinThatStuff.com.